JPH0637003B2 - ミリングカッタ用のエッジ付インサート - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は単一のチップ溝に沿って連続した有効切削エッ
ジを提供するためのインサートと協働するようになって
いるミリングツール用のエッジ付切削インサートの形状
に関する。

［従来の技術］ これまで、単一のインサートの切削エッジ長を超える切
削を行うように設計したミリングカッタにおいていは、
必要な切削長は、単一の先行インサートにより行われる
切削長を有効に広げ、又は先行するチップ溝内の隣接し
ているが間隔ずけられているインサートとインサートと
の間の間隙をうずめるため、後続のチップ溝内に設けた
１つ又はそれ以上の補助インサートにより達成されてい
た。例えばエンドミル、ギアガッシャ（gear gasher
s）、スロットミル等を含む種々のミリングカッタにお
いてこれまで行われているこの配列方法では、明らかに
単一の有効切削エッジを形成するために２つのチップ溝
と、ツールの金属除去速度に制限を加えている空間と、
を必要としていた。

［発明が解決しようとする課題］ 例えばエンドミルについて言えば先行するインサートと
後続するインサートとの間の必要な噛合せは、特に小直
径のエンドミルにおいてはツール設計上の課題となって
いる。なぜなら、ツールが２、４又は６個のチップ溝を
備えたとしても有効な切削エッジの数はその半分となる
からである。

このような公知技術の課題は、例えば米国特許第４，１
８２，５８７号の第２図に示すエンドミルに図示されて
いる。この特許を参照すると、あるチップ溝に沿って配
列されたインサートとインサートとの間の間隙部分に対
応する位置に、後続のチップ溝に沿って偏倚配列したイ
ンサートが位置づけられるようになっており、こうして
完全な切削を行うようにしている。即ちこれらの２列の
インサートによって単一の有効な切削エッジが構成され
ており、かかる構成を有するカッタでは、インサートの
列の数の半分の数だけの切削エッジが完全な切削エッジ
を提供することになるために金属排出速度が制限される
こととなっている。

［課題を解決するための手段］ 本発明のインサートは連続した有効切削エッジを各チッ
プ溝毎に提供するように、所定のチップ溝に沿って連続
配置したインサートと協働する相互嵌合するよう構成さ
れている。エンドミルに関しては、このことは設計者に
体する単一の有効切削エッジのためのチップ溝の噛合せ
の必要性により強制される拘束をなくし、夫々が連続し
た有効切削エッジを有する奇数のチップ溝の使用を可能
としている。上述の全ての形式のミリングカッタ即ちエ
ンドミル、実質的に表面幅を有するスロッテングミル又
は単一インサートの切削エッジ長を越える深さまで切削
するギアギァシングカッタ（gear gashing cutters）に
おいて、本発明の相互嵌合インサートにより可能となる
デサイン形状及び各チップ溝と協働する連続有効切削エ
ッジは公知のものよりも速い送り量及び速い金属除去速
度をなすよう設計出来、適切なスピンドル動力を使用出
来かつワークの装着安定性が得られるのである。

［作用］ 概括的には本発明のエッジ割出可能インサートは一般に
は２つの主要面を有する六面体が好ましい形状である。
これら２つの主要面は夫々着座面と逃げ面とを形成して
いる。２つの対向する従的エッジ面は２つの主要面との
相互交差部に２つの切削エッジを提供し、また他の残り
の２つの対向する従的エッジ面は凹みとなっており、こ
れらの凹みにより形成された切削エッジの側方突出部が
単一のチップ溝に沿って相互に周辺方向に偏倚している
同様のインサートの相互嵌合列内にて一方を他方の後方
に配置できる。これにより各チップ溝毎にインサートが
有効切削エッジを形成しているのである。

本発明及びここに述べた種々のミリングカッタに対する
本発明の用法を以下に添付図面について述べる。

［実施例］ 初めに本発明の好ましい具体例をなすインサートを示す
第４〜６図を参照する。このインサート２０は、その目
的に適合するような形状とした矩形の基本的に平行六面
体形状のブロックである。特にこのインサートの２つの
対向する側方端面即ち従たるエッジ表面２２はその中央
部に凹部２４を有し、対向する前後端面即ち別の従たる
エッジ表面２６の両側部は翼状伸長部即ち側方突出部２
８の如く側方に突出している。

六面体形状のブロックから成るインサートの前後端面２
６はインサートのレーキ面を構成している。各インサー
トは該端面と、インサートの着座面と逃げ面とを構成し
ている２つの主面３２と、の交差部に２つの切削縁即ち
切削エッジ３０全部で４つの切削エッジ３０を提供して
いる。本発明のインサートはこれらの切削エッジに対し
て主面３２に垂直な軸周りにインサートを回転したり反
対側の主面をさらすようインサートをひっくり返すこと
により割付けられる。又は公知のようにインサートはそ
の中央にインサート保持ねじ３６（第８図）用のコア付
孔３４を形成している。この孔は両面から座ぐりされイ
ンサートの両主面にて保持ねじの頭を収容出来るように
なっている。

第５図を参照すると、インサートは望ましくは両側方端
面２２の交差部３８に沿って面取りされ、主面３２が、
鋭い角度で発生するような切削エッジ３０の端部の欠け
を防止している。また切削される材料によっては、所定
の切削関係において、積極的な半径方向レーキを提供す
るため切削エッジ３０に平行してインサートの前後端面
２６を符号４０で示すように溝付けすることは望ましい
のである。

第７図の破断拡大図及び連続した有効切削エッジを提供
するため連続したインサート２０の嵌合関係を示す第１
〜３図を参照すると、隣接したインサートのためのイン
サートポケット４２が工具の本体４４内にミル加工され
かつ隣接するインサートが相互に嵌合するようインサー
トに関して寸法ずけられており、１つのインサートの切
削エッジ３０の側方に伸びている翼状伸長部２８が１つ
のチップ溝４６に沿った隣接インサートの凹み２４内に
受入れられ隣接するインサートが角度的に分離している
にも拘わらず連続作用をするよう連続した切削通路を形
成していることがわかる。

所定の切削作業のための軸線方向レーキ角度は、工具毎
に変わってもよいが有効な切削エッジ即ち単一の溝４６
に沿ったインサート２０の切削通路の連続性が必要とな
るなら、１つのインサートの切削エッジ３０の側方伸長
部２８の相互配置と隣接するインサートの軸線方向レー
キ角との組合せによって隣接する各インサートによって
もたらされる切削エッジ間の間隙を減じることが必要で
ある。第７図からわかるように、下方インサートの切削
エッジ３０の端部から該下方インサートの凹み内に置か
れた上方インサートの切削エッジ30′の隣接端部を通る
線４８が連続性に必要な最小軸線方向レーキ角を決定し
ている。第７図からわかるように、１つのインサートの
切削エッジのこれに隣接するインサートの凹み内への差
込みが深ければ深いほどかつ凹み内へ差込まれた切削エ
ッジの位置が後方であればある程、連続性に必要なレー
キ角は小さくなる。

本発明を図示するために選択された特定のカッタ本体４
４において、チップ溝即ち溝４６のねじれ角はインサー
トの切削エッジの軸線方向レーキ角より幾分大きい。し
かし第３図からわかるように、溝のらせん方向は、レー
キ角に関係なく嵌合したインサートの図示した梯列関係
により必要とされる。

取付けられたインサートの後縁部を示す第９図は、“ス
ポッテング角度”βに対するインサートの傾きを幾分拡
大して示している。この角度βは、工具の回転軸線から
同一の半径にある所定のインサートの軸線方向レーキ角
付切削エッジ３０の対向縁を位置づけるために必要であ
る。即ち、インサートがその切削エッジに対して軸線方
向レーキを与えるためにそれ自身の面にて回転するとき
後縁が半径方向に押下げられて切削エッジ後方に間隙を
形成するので、切削エッジの端が異なる揺動半径に配設
され間隙面を工具の回転軸に対し平行から傾け同一揺動
半径に対して切削エッジの端部を復帰させることを要求
している。

第１，２，３図に示すように正の軸線方向レーキを有す
るエンドミル切削においてはインサートの上縁が外方に
傾けられ、回転軸から等距離に現実の切削エッジの端部
を位置づけるために工具の軸線に対し平行な面から補正
スポッテング角度βに平行な主面を位置づける。揺動半
径に比して各インサートの切削エッジがかなり短い場合
には直線からの切削通路を双曲線偏差は無視されうるの
である。

本発明のインサートとは別に、特別に形成された単一縁
の割出し不能なインサート５０が本体４４の先端にあ
り、そこではその部分を切削するためのクリアランク要
求が異なる形態を必要としている。特に第１０〜１２図
を参照するに、チップインサート５０はその上端に側方
に突出するレーキ面５４の伸長部５２を有している。こ
れはチップ溝４６に沿って載置されたインサート２０の
夫々に設けられているものと同様のものでインサートの
後方における同様の側方伸長部を不要としてかつその位
置における機能がないとして削除したようなものであ
る。

チップインサート５０の縁面５６は、切断部底部におい
てレーキ面５４後方に必要な間隙を提供するようにレー
キ面５４に対し鋭角に配置されている。第１０〜１２図
に示すように切削エッジ５８は半径部分にて終わるよう
に示してあり切断部の底部に対応する半径を提供してい
るが、この半径は少なくとも長い真直な切断エッジの端
部におけるけずりを防止するため小さい面取り部に減じ
られることがわかる。

チップインサートの形状はさらに、第１０図にて破線で
示すよう、側方に突出している伸長部即ち耳部５２をな
くしかつ単にレーキ面５４から後方へ傾くようにインサ
ートの上部縁面を先細にすることにより単純化できる。
こうしてチップインサートのレーキ面５４後方にかくれ
て隣りのインサート２０の側方伸長部２８を受入れるた
めに必要な間隙を提供している。

負の軸線方向レーキを許容するこれらのエンドミル用法
即ちプレート即ち背板のエッジミル又は輪郭成形又はチ
ップクリアリングが負の軸線方向レーキによって破られ
ないような他の作業においては特別に形成されたチップ
インサートは排除されよう。このことは負の軸線方向レ
ーキを有する左側に手のあるカッタの展開図として第３
図の上側を下方にみることにより理解される。

第１〜９図に示すインサートの形状では、その取付けの
ために各インサート位置に４個の割出し可能な切削エッ
ジを設けることが、望まれる。しかし前述事項からわか
るように、これらの４個の割出可能な切削エッジはほぼ
平行六面体形状の矩形から得られのであるが隣接するイ
ンサートの相互嵌合は平行六面体即ちインサートの主面
が矩形よりも平行四辺形である斜め形状にて一般に同様
に得られることが出来る。その種のインサートでは、対
抗する平行レーキ面は同様に２つの切削エッジ全体では
４つを提供しているが、斜め形状は必然的に右側及び左
側を創造するので４つの切削エッジのうちの２つのみが
いずれのインサート位置にても使用出来る。より少ない
スロッテングミル及びギアガッシャ（gear gashers）の
場合で左右が単一カッタにて容易に使用出来る場合を除
き、インサートの使用を減じる。

しかし幾つかのエンドミル用法例えば小径のエンドミル
などの場合、斜めのインサートが望ましいのである。な
ぜなら前後寸法の制限が小さい揺動半径によってもたら
されているからである。第１３，１４図は、直径約２．
５ｃｍ（１インチ）の小さいエンドミル６２に使用する
ようにした本発明による斜めのインサート６０を示す。
この場合単に２つの切削エッジが各インサートの位置に
使用出来、２つの明瞭なレーキ面を提供する切削面の溝
は減じられかつ全体の切削面６４は単に所望の半径方向
レーキ角まで減られている。更にこの斜め形状のインサ
ートはチップ位置にてレーキ面の底部後方に固有の間隔
を提供するので特定形状のインサートはその位置に要求
されず２つの切削エッジを備えた斜めの形状はその仕事
に適するのである。

半径が切削底部に望まれる場合、米国特許第４，４１
１，５６４号のようにインサートの鋭角の角度から鈍角
の角度まで減じる主面及びエッジ・クリアランス面の交
差部に半径を提供し、インサートの切削エッジが単に鋭
角の角部にて僅かに面とりされこうしてチップインサー
トとそこに隣接するインサートとの間の接合部にある有
効な切削エッジの連続性を破壊しないようにしている。

［発明の効果］ 本発明の利点は切削エッジを複数の切削インサートに分
離しているにも拘わらず単一チップ溝に沿って位置づけ
られた各切削インサート２０又は６０の組立によって提
供される連続したかつ妨害されない切削通路にある。こ
の結果の利点は、連続した有効な切削通路を提供するた
め複数のチップ溝を組合せる必要性をなくすことであ
る。エンドミルの関係においてはこのことは単一の溝と
同様に奇数の溝の使用によってそれらの形状をより複雑
にするが全ての使用可能なミリングカッタにおけるより
重要な利点は、これらのツールが使用出来る金属除去速
度が増大すること、及び必要なスピンドル動力が使用出
来かつ作業準備がその使用のための適切な安定性を提供
する生産速度を増大することである。

【図面の簡単な説明】

第１図はツールの各溝又はチップ溝に沿って正の軸縁方
向レーキを有する連続した有効切削エッジを提供するた
め本発明の切削インサートを用いている右側に手のつい
たエンドミルの側立面図である。 第２図は第１図に示すエンドミルの端面図である。 第３図は第１図及び第２図のエンドミルに使用されてい
るインサート列の展開図であってそのエンドミルの５つ
の連続した有効切削エッジを構成している本発明のイン
サートの梯形列を示す図である。 第４図は本発明インサートの平面図である。 第５図は切削エッジに対置しているインサートの端面図
である。 第６図はインサートの相互嵌合を可能としている凹みに
面しているインサートの側方端面図である。 第７図は第１図及び第３図に示す偏倚した相互嵌合関係
に連続配置した本発明の２つのインサートの拡大破断図
である。 第８図は第７図の線８−８に沿ってみた断面図であって
ツール本体内に加工したポケット内に固着しているイン
サートを示す図である。 第９図はツールに載置した単独インサートの後面図であ
ってインサートの傾き具合を示す図である。 第１０図は各チップ溝のボトムインサートとして使用さ
れるインサートの一形態を示す平面図である。 第１１図及び第１２図は第１０図のインサートの夫々頂
部及び側部の端面図である。 第１３図は本発明のインサートの変形例を備えたエンド
ミルの立面図である。 第１４図は第１３図から取出したインサートの端面図で
ある。 符号の説明 ２０……インサート ２２……側端面（第２エッジ表面） ２４……凹み ２６……前後端面（第１エッジ表面） ２８……翼状伸長部（側方突出部） ３０……切削エッジ、３２……主面 ３４……コア付孔 ３６……インサート保持ねじ ３８……交差部、４０……溝 ４２……インサートポケット ４４……本体、４６……チップ溝 ４８……線 ５０……チップインサート、５２……伸長部 ５４……レーキ面、５６……縁面 ５８……切削エッジ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ミリングカッタ用のエッジ付インサート２
   ０であって、切削材料から成る平坦な六面体形状のブロ
   ックを有し、該ブロックが、インサートの夫々着座面と
   逃げ面とを構成している２つの平行な主面３２と、２つ
   の対向するエッジ表面２６であって該主面３２の少なく
   とも１つと該エッジ表面の各交差部とにより等しいレー
   キ角を有する２つの平行な切削エッジ３０を提供しかつ
   インサートのレーキ面を構成している２つの対向して従
   たるエッジ表面２６と、２つの表面と前記２つのエッジ
   表面２６との間に伸びている２つの付加的な対向した従
   たるエッジ表面２２と、を有し、後に言及した従たるエ
   ッジ表面２２の夫々がその中央付近に補足的な凹み２４
   を形成しており、これにより主面３２の各角部にブロッ
   クの側方突出部２８を画定し、かつ前記後に言及した従
   たるエッジ表面２２の夫々に設けた凹み２４が前記側方
   突出部２８間において前記主面３２間に伸長しており、
   これにより同様のインサートの相互嵌合列内における同
   様の隣接するインサートの側方突出部２８を当該凹み２
   ４内に受入れ、周辺部に偏倚した切削エッジが全体で連
   続した有効な切削エッジを形成しているミリングカッタ
   用のエッジ付インサート。
2. 【請求項２】インサートの２つの主面が同一でかつ着座
   面と逃げ面として交互に使用出来、最初に言及したエッ
   ジ表面２６はインサートの主面３２の夫々との交差部に
   よって２つの対向した平行な切削エッジ３０を提供して
   いる請求項１に記載のインサート。
3. 【請求項３】インサートの各主面の平行な切削エッジ３
   ０が互いに垂直な突出部において一致している請求項２
   に記載のインサート。
4. 【請求項４】最初に言及したエッジ表面２６がこれらと
   協働する切削エッジ３０の間にそれらと平行に溝を形成
   され、前記最初に言及したエッジ表面２６の夫々と前記
   ２つの主面３２との間のレーキ角度が鋭角である請求項
   第２又は第３に記載のインサート。
5. 【請求項５】少なくとも１つのチップ溝４６と、該チッ
   プ溝４６の続縁に沿って配列された複数のエッジ付切削
   インサート２０と、を有し、該インサートが請求項１に
   より画定された形状を有し、かつ連続した切削通路の連
   続した同心的セグメントを通っている隣接するインサー
   トの実際の切削エッジ３０とそこに特定されるように相
   互嵌合しているミリングカッタ。
6. 【請求項６】チップ溝４６がらせん状をなし、切削イン
   サート２０が該らせんの側に軸線方向に傾斜されている
   請求項５に記載のエンドミル。